一种用于高压直流输电换流阀的光电测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于测量测试技术领域，尤其涉及一种用于高压直流输电换流阀的光电测量装置，该装置包括传感器、发射器、接收器和示波器，传感器和发射器通过发射器探针相连接，发射器和接收器通过光纤连接，接收器和示波器通过电缆连接，传感器采用电流测量装置或电压测量装置，发射器包括封装在屏蔽壳ＩＶ内的发光管、放大器和供电单元Ｉ，屏蔽壳ＩＶ的盖子上设有一绝缘支柱，绝缘支柱内芯设有一发射器探针，接收器包括封装在屏蔽壳Ｖ内的接收管、调节器和供电单元ＩＩ。该测量传输装置的可靠性高、稳定性好、操作简单、维护安装方便，此外还具有体积小、重量轻的优点，可满足各种高压领域的需求。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测量测试
，尤其涉及一种用于高压直流输电换流阀的光 电测量装置。
技术介绍
HVDC换流阀属吊装结构，在进行过电流、过电压、非周期触发等试验时，阀内测量 阀主回路电流、阻尼回路电流、阀组件端电压等电气参量的传感器，需将测得的上述电信号 经过发射器传至地面。由于换流阀位于高电位，阀内电磁环境十分恶劣，传统的电缆式信号 采集发送方法遇到架设、接地、外层屏蔽等瓶颈问题，不能满足现场测试的需要。西安交通大学的赵中原、方志等人提出了一种数字式光电传输系统，该系统由发 射电路、光纤传输、接收电路组成，其中发射电路首先将模拟电信号由压控振荡器(或A/D 转换器)转换为数字信号，由驱动器驱动发光管发光，完成电光转换；光信号由光纤传输至 地面，进入接收电路；接收电路将光脉冲信号通过放大器、限幅电路、时延微分电路、低频滤 波器等环节转化成电信号。就发射电路而言，但是这种方式需要比较复杂的控制电路和模 数转换电路，特别是当测量频带较高时，模数转换电路异常复杂，若测量频带达到20MHz，则 模数转换电路的转换速率需要达到60MSI^才能保证信号的精度，若再附加高测量精度、可 变量程等要求，其电路将更加复杂，极难实现；就接收电路而言，如此多的信号放大、限幅、 滤波环节，将导致波形失真。因此，该方案存在结构复杂、功耗大、体积大、屏蔽难、精度差等 一系列问题。现有技术中确定上面所述阀层内的主回路电流和阻尼回路电流的方法仅局限于 仿真计算，但在试验中，换流阀位于高电位，其所处电磁环境十分恶劣，且易受层层间、层地 间的杂散电容、电感的影响，因此仿真计算往往存在较大误差，不能满足工程的实际需要。 试验过程中，换流阀主回路中将流过数千安培的过电流，如此大的电流流经晶闸管时，可能 会烧毁晶闸管，存在极大的安全隐患。因此，迫切需要能够置入换流阀阀层内的主回路及阻 尼回路的电流测量装置。现有技术中测量上面所述阀组件端电压通常采用阻容并联分压原理测得，其等效 电路如图1所示，其特点在于R1A2 = C2ZC1时，阻容分压器不受频带限制，可以从直流到很 高的频率，电容与电阻之间不必配合。由于被测电压达到数万伏，分压器的高压臂电阻和电 容不但需要考虑绝缘、散热和防止电晕等一系列问题，而且需要考虑对被测电路产生的影 响，因而往往需要采用很大的高压臂电阻(如10ΜΩ)和极小的高压臂电容(如0. 5pF)，以 减小对被测电路的影响、减小分压器的功率，但极小的高压臂电容极难获得。国内西安交通 大学的赵中原、方志等人研制了一种如图2所示的电压测量装置，该装置的高压臂45置于 有机玻璃罩42中，有机玻璃罩42外套有一铝罩46，铝罩的外侧设有低压电极引线端44，高 压臂的左端连接高压电极引线端41、右端连接低压臂47，通过连接在低压臂右端的测量引 出线48将测量信号输出，其中高压臂45的外部带有伞形屏蔽环43，低压臂47为圆筒状。 该装置研究了高压臂屏蔽环43的直径、深度、角度等参数对分压器性能的影响，并做了优化设计。但由于该装置中的高压臂属油浸式结构，会产生易漏油、维护困难、体积大的缺陷， 高压臂上的电压分布仍不均勻，高压臂上的电压分布如图3所示。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种体积小、测量范围广、误差小、灵敏度 高、稳定可靠的用于高压直流输电换流阀的光电测量装置。为解决上述技术问题，本技术提出了一种用于高压直流输电换流阀的光电测 量装置，包括传感器、发射器、接收器和示波器，所述传感器和发射器通过发射器探针相连 接，所述发射器和接收器通过光纤连接，所述接收器和示波器通过电缆连接，所述传感器采 用电流测量装置或电压测量装置，所述发射器包括封装在屏蔽壳IV内的发光管、放大器和 供电单元I，所述供电单元I同时为发光管和放大器供电，所述传感器将其测得的电信号传 给发射器中的放大器加以功率放大、并叠加上直流偏置，使发光管发光，所述屏蔽壳IV的 盖子上设有一绝缘支柱，所述绝缘支柱内芯设有一发射器探针，所述接收器包括封装在屏 蔽壳V内的接收管、调节器和供电单元II，所述供电单元II同时为接收管和调节器供电，所 述接收管接收通过光纤传来的光信号并将其转为电信号后传给调节器，经过调节器将电信 号传给示波器显示出来。其中，所述传感器采用电流测量装置，该电流测量装置包括由屏蔽壳I和屏蔽壳 II对接而成的屏蔽壳，所述屏蔽壳I内设有缠绕着线圈I的磁芯I，所述屏蔽壳II内设有缠 绕着线圈II的磁芯II、积分电路、分压器和弹片结构，所述积分电路输入端和屏蔽壳II均 与线圈II相连接，所述积分电路输出端连接分压器，所述分压器输出端连接一弹片结构， 所述弹片结构由弹簧和铜片组成，所述屏蔽壳II的端盖上设有一供绝缘支柱穿过的通孔。其中，所述磁芯I和磁芯II均采用U形或C形铁氧体磁芯，所述屏蔽壳I内设有 对磁芯I进行固定的磁芯固定件I，屏蔽壳II内设有对磁芯II进行固定的磁芯固定件II。其中，所述屏蔽壳内设有紧固插件，所述线圈I和线圈II分别与紧固插件相连接。其中，所述磁芯I和磁芯II上分别套设有绝缘支撑。其中，所述屏蔽壳I和屏蔽壳II均采用U形或C形结构，所述屏蔽壳I和屏蔽壳 II的开口端对接后通过外部紧固件固定成一环形屏蔽壳，该环形屏蔽壳的内环中线上设有 缝槽，在所述缝槽中嵌入有用于和被测物体绝缘隔离的绝缘套垫。其中，所述传感器采用电压测量装置，该测量装置包括由上至下依次连接的上圆 板电极、高压臂电阻、下圆板电极和低压臂，所述上圆板电极、高压臂电阻和下圆板电极组 成工型对称圆板电极结构，所述高压臂电阻与上、下圆板电极之间的空间电容作为高压臂 电容，所述高压臂电阻的上端设有高压引线端、其下端套设有绝缘垫套，所述下圆板电极通 过绝缘垫套与高压臂电阻进行绝缘连接，所述低压臂包括带有圆筒形屏蔽壳III以及置于 屏蔽壳III内的电路板和弹片结构，所述屏蔽壳III固接在下圆板电极的下端，所述电路板 的上端通过引线与高压臂电阻的底端连接，所述电路板的下端与弹片结构相连，所述弹片 结构由弹簧和铜片组成，所述屏蔽壳III的下端盖上设有一供绝缘支柱穿过的通孔。其中，所述电路板上封装有相互并联的低压臂电阻和低压臂电容。其中，所述低压臂电阻采用四个贴片电阻，低压臂电容采用四个电容，每个贴片电 阻均与一个电容并联成四组阻容结构，所述四组阻容结构相互并联且对称分布在圆盘式电路板上。其中，所述发光管的型号为HFBR-1414，所述放大器采用AD812芯片，所述供电单 元I包括电源和保护电路，所述电源由两只锂电池串联而成进行供电；所述接收管的型号 为HFBR-M16，所述调节器采用AD818芯片；所述供电单元II采用士5V直流电源。本技术的有益效果在于该光电测量装置的可靠性高、稳定性好、操作简单、 维护安装方便，此外还具有体积小、重量轻的优点，可满足各种高压领域内的需求。附图说明图1是现有技术中阻容分压器的等效电路图；图2是现有技术中阀组件电压测量装置的结构示意图；其中，41-高压电机引线 端，42-有机玻璃罩，43-屏蔽环，44-低压电极引线端，45-高压臂，46-铝罩，47-低压臂， 48-测量引出线；图3是图2所示测量装置中高压臂电阻上的电压分布图；图4是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于高压直流输电换流阀的光电测量装置，其特征在于：该装置包括传感器、发射器（３）、接收器（４）和示波器（７），所述传感器和发射器通过发射器探针（５）相连接，所述发射器和接收器通过光纤连接，所述接收器和示波器通过电缆连接，所述传感器采用电流测量装置或电压测量装置，所述发射器（３）包括封装在屏蔽壳ＩＶ（３１）内的发光管（３２）、放大器（３３）和供电单元Ｉ（３４），所述供电单元Ｉ同时为发光管和放大器供电，所述传感器将其测得的电信号传给发射器中的放大器加以功率放大、并叠加上直流偏置，使发光管发光，所述屏蔽壳ＩＶ的盖子（３７）上设有一绝缘支柱（６），所述绝缘支柱内芯设有一发射器探针（５），所述接收器（４）包括封装在屏蔽壳Ｖ（４１）内的接收管（４２）、调节器（４３）和供电单元ＩＩ（４４），所述供电单元ＩＩ同时为接收管和调节器供电，所述接收管接收通过光纤传来的光信号并将其转为电信号后传给调节器，经过调节器将电信号传给示波器显示出来。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李成榕，张新刚，张春雨，程养春，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，华北电力大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]